JP2006325073A - Image inputting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、間引き処理を行なって撮像素子から読み出しを行なうことが可能な画像入力装置に関する。 The present invention relates to an image input apparatus capable of performing thinning processing and reading out from an image sensor.
例えばデジタルスチルカメラなどの画像入力装置では、一般に撮影アングルをモニタするためのスルー画像がLCDなどの画像表示装置に常時表示可能であり、静止画像は、スルー画像をモニタしながら、ユーザがレリーズ操作を行なうことにより取得される。 For example, in an image input device such as a digital still camera, generally, a through image for monitoring a shooting angle can always be displayed on an image display device such as an LCD, and a user can release a still image while monitoring the through image. It is acquired by performing.
静止画像は、高解像度の画像であることが通常求められるのに対し、モニタ用のスルー画像は、カメラに搭載されるLCDの大きさの制限(画素数の制限)や、リアルタイムで画像を表示するための処理時間の制約から、一般に低解像度の画像が用いられる。したがって、スルー画像の撮影時には、間引き処理を施した画像データが撮像素子から読み出される(特許文献1参照)。
しかし、モニタ用のスルー画像を撮影しているときには、間引き処理された画素データが撮像素子から読み出されており、静止画像用の撮像動作(間引き処理のない読み出し)は、レリーズ操作が行なわれた後に開始される。したがって、モニタ時の画像と静止画が実際に撮影されるときの画像とでは時間差があり、撮影者が撮影を意図した瞬間の静止画像は一般に得ることはできない。 However, when capturing a through image for monitoring, pixel data that has been subjected to thinning processing is read out from the image sensor, and a release operation is performed in the imaging operation for still images (reading without thinning processing). Will start after. Accordingly, there is a time difference between the image at the time of monitoring and the image at the time when the still image is actually shot, and a still image at the moment when the photographer intends to shoot cannot generally be obtained.
本発明は、間引き画像を用いて相対的に高解像度の静止画像を再現可能な画像入力装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an image input apparatus that can reproduce a relatively high-resolution still image using a thinned image.
本発明の画像入力装置は、撮像素子と、撮像素子から複数のフレームにおいて順次異なる画素を対象とする間引き読み出しを行なう画像データ読み出し手段と、複数のフレームにおいて得られる間引き画像を一時的に保持するメモリと、複数のフレームにおいて得られる間引き画像を合成して各フレームの間引き画像よりも画素数の多い合成画像を生成する合成画像生成手段とを備えたことを特徴としている。 An image input apparatus according to the present invention temporarily holds an image sensor, image data reading means for performing decimation readout for sequentially different pixels in a plurality of frames from the image sensor, and a decimation image obtained in the plurality of frames. It is characterized by comprising a memory and a synthesized image generating means for synthesizing the thinned images obtained in a plurality of frames and generating a synthesized image having a larger number of pixels than the thinned images of each frame.
また、複数のフレームにおいて得られる各画像は、例えば順次スルー画像として表示され、合成画像生成手段は、レリーズボタンが操作されたときに作動される。 Each image obtained in a plurality of frames is sequentially displayed as a through image, for example, and the composite image generating means is activated when the release button is operated.
複数のフレームにおける間引き率が、例えば間引き情報として保持され、各フレームの間引き読み出しは、この間引き率に基づいて行なわれる。また、複数のフレームにおける間引きのオフセット値が、例えば各々間引き情報として保持され、各フレームの間引き読み出しが、このオフセット値に基づいて行なわれる。 The thinning rate in a plurality of frames is held as thinning information, for example, and thinning out reading of each frame is performed based on this thinning rate. Further, the decimation offset values in a plurality of frames are held as decimation information, for example, and decimation readout of each frame is performed based on the offset values.
また、合成画像の画素数は、例えば撮像素子の有効画素数に相当する。 Further, the number of pixels of the composite image corresponds to, for example, the number of effective pixels of the image sensor.
以上のように、本発明によれば、間引き画像を用いて相対的に高解像度の静止画像を再現可能な画像入力装置を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image input device that can reproduce a relatively high-resolution still image using a thinned image.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態である画像入力装置の電気的な構成を示すブロック図であり、本実施形態において画像入力装置は、例えばデジタルスチルカメラである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of an image input apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the image input apparatus is, for example, a digital still camera.
本実施形態のデジタルスチルカメラは、レンズ(レンズ系)1、シャッタ3、イメージセンサ(撮像素子)4を有し、被写体像は、レンズ1を介してイメージセンサ4の撮像面上に形成され、その露光はシャッタ駆動機構2により開閉動作が制御されるシャッタ3により制御される。なお、シャッタ3の代わりにイメージセンサ自身の電子シャッタ動作を用いてもよい。
The digital still camera of this embodiment includes a lens (lens system) 1, a
イメージセンサ4の駆動はタイミング制御部9からの駆動信号により制御され、タイミング制御部9は、システム制御部8により制御される。イメージセンサ4において電気信号に変換された被写体像は、例えばアナログ画像信号として読み出され、ADコンバータ(ADC)5を介してデジタル画像信号に変換される。
The driving of the
デジタル画像信号は、その後デジタル信号処理部6に入力され、デジタル信号処理部6に入力されたデジタル画像信号は、所定の画像信号処理が施された後、画像データとしてメモリ7に一時的に保存される。
The digital image signal is then input to the digital
メモリ7に保存された画像データは、システム制御部8を介してLCDなどの表示装置11に表示可能であるとともに、メモリカードなどの外部記憶装置12に記録可能であり、通信手段13を介して、パーソナルコンピュータ、プリンタ、TVモニタなどの外部装置に転送可能である。
The image data stored in the
システム制御部8はデジタルスチルカメラ全体の制御を行なうもので、シャッタ駆動機構2や、AD変換器5、デジタル信号処理部6などにも接続されており、これら各部の制御も行なう。また、システム制御部8は、操作手段(入力手段)10に接続されており、ユーザは操作手段10を操作することにより、システム制御部8に信号指令を送り、デジタルスチルカメラの動作や、各種モードの設定、各種パレメータの設定などに用いることができる。
The
本実施形態では、イメージセンサ4として例えばベイヤー配列のCMOS回路を採用しているがCCD等であってもよいことは無論である。図2は、本実施形態で使用されるイメージセンサ4の構成を模式的に示す図である。
In the present embodiment, for example, a Bayer-array CMOS circuit is employed as the
CMOS型であるイメージセンサ4の各画素は、従来周知のように行選択回路3Aと列選択回路3Bに接続されており、行選択回路3Aおよび列選択回路3Bは、タイミング制御部9に接続されている。すなわち、イメージセンサ4からの画像データの読み出しは、タイミング制御部9からの駆動パルスに基づいて、m行n列の各画素に対する出力のオン/オフが制御されることにより行なわれる。
Each pixel of the
図2には、行方向および列方向への間引き率が2/4、オフセットが2画素の場合、すなわち縦横4画素毎に2画素の間引きが行なわれ、間引き開始位置が左下の画素から水平右方向、垂直上方向にそれぞれ2画素分オフセットされた場合が例示されている。なお、図2において、間引かれない画素はハッチングが施されて示され、間引かれる画素は白抜きで示されている。 In FIG. 2, when the thinning rate in the row direction and the column direction is 2/4 and the offset is 2 pixels, that is, 2 pixels are thinned out every 4 pixels in the vertical and horizontal directions, and the thinning start position is changed from the lower left pixel to the horizontal right The case where it is offset by 2 pixels each in the vertical direction and the vertical direction is illustrated. In FIG. 2, pixels that are not thinned out are indicated by hatching, and pixels that are thinned out are indicated by white.
間引き読み出しに用いられる間引き情報は、行間引き情報、列間引き情報としてタイミング制御部9に保持され、例えば行方向、列方向に対する間引き率とオフセット値として保持される。また、行間引き情報及び列間引き情報は、ユーザによる間引きモードの設定、あるいは予め設定された値に基づいてシステム制御部8からタイミング制御部9のレジスタ等の記憶部14に送出され記憶される。
Thinning information used for thinning readout is held in the
本実施形態では、図3〜図6に示されるように、フレーム毎に異なる画素が間引きされる。例えば本実施形態では、間引き率は行方向、列方向ともに2/4なので、図3〜図6に示されるように、間引きのパターンは4つのパターンに分けられ、4つのフレーム毎に、それぞれ異なった画素に対する間引きが行われる。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 to 6, different pixels are thinned out for each frame. For example, in this embodiment, since the thinning rate is 2/4 in both the row direction and the column direction, as shown in FIGS. 3 to 6, the thinning pattern is divided into four patterns and is different for each of the four frames. Thinning is performed on the pixels.
すなわち、第1〜第4フレームにおける間引きは、RGBの画素を含む4×4画素(合計16画素)を単位として、左下の4画素が読み出される第1フレーム(図3参照)、右下の4画素が読み出される第2フレーム(図4参照)、左上の4画素が読み出される第3フレーム(図5参照)、右上の4画素が読み出される第4フレーム(図6参照)により順次読み出される。
That is, the thinning out in the first to fourth frames is the first frame (see FIG. 3) in which the lower left 4 pixels are read out in units of 4 × 4 pixels (16 pixels in total) including RGB pixels, and the
このとき、上述したように第1〜第4フレームでは、行方向、列方向の間引き率は2/4である。また、第1フレームでは行方向、列方向ともにオフセットは0画素であり、第2フレームでは、行方向のオフセットは2画素、列方向のオフセットは0画素である。第3フレームでは、行方向のオフセットは0画素、列方向のオフセットは2画素であり、第4フレームでは、行方向、列方向ともにオフセットは2画素である。これらの行間引き、列間引き情報は、システム制御部8によりタイミング制御部9の記憶部14に設定される。
At this time, as described above, in the first to fourth frames, the thinning rate in the row direction and the column direction is 2/4. In the first frame, the offset in the row direction and the column direction is 0 pixel, and in the second frame, the offset in the row direction is 2 pixels and the offset in the column direction is 0 pixel. In the third frame, the offset in the row direction is 0 pixel and the offset in the column direction is 2 pixels. In the fourth frame, the offset is 2 pixels in both the row direction and the column direction. The row thinning and column thinning information is set in the
第1〜第4フレーム毎に読み出された間引き画像は、デジタル信号処理部6を介して、各々メモリ7に一時的に保持され、例えば表示装置11にスルー画像として順次表示される。この間にレリーズボタン(操作手段10の1つ)が操作されると、図3〜図6に示された第1〜第4フレームの画像が合成されて、図7に示されるように、間引きのされていない1つの画像が生成される。
The thinned images read for each of the first to fourth frames are temporarily held in the
すなわち、デジタル信号処理部6の記憶部16には、記憶部14と同様に行間引き情報および列間引き情報が記憶されており、これらの情報に基づいてデジタル信号処理部6のデータ合成部15においてメモリ7に記憶された間引き画像(第1〜第4フレーム)が合成されて間引きのないイメージセンサ4の画素数に相当する1つの高精細画像が再現される。
That is, row thinning information and column thinning information are stored in the
次ぎに図8のフローチャートを参照して本実施形態における撮像動作について説明する。 Next, the imaging operation in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
例えばデジタルスチルカメラが撮影モードに設定されると、ステップS101においてタイミング制御部9における各レジスタの設定が行なわれる。すなわち、フレーム周期、水平期間、露光時間、センサタイミング等の設定が行なわれる。
For example, when the digital still camera is set to the photographing mode, each register in the
次ぎに、ステップS102において、記憶部14、16の行方向および列方向間引き情報、すなわち行方向、列方向の間引き率およびオフセット値が設定される。本実施形態では、行方向、列方向の間引き率が2/4に設定され、オフセット値が行方向、列方向ともに初期値として0画素が設定される。
Next, in step S102, the thinning information in the row direction and the column direction in the
ステップS103では、設定された各値に基づいてシャッタ駆動機構2およびイメージセンサ4が制御され、イメージセンサ4における撮像動作が開始される。すなわち、ステップS104において、最初は第1フレームの間引き画像が読み込まれる(図3)。
In step S103, the
ステップS105では、レリーズボタンが操作されたか否かが判定され、操作されていない場合には、ステップS106において、現在のフレームが第1フレームであるか否かが判定される。ステップS106において現在のフレームが第1フレームであると判定されると、ステップS107において、行方向オフセット値が0画素に、列方向オフセット値が2画素に設定され、ステップS104に戻り第2フレームの読み込みが開始される(図4)。 In step S105, it is determined whether or not the release button has been operated. If not, it is determined in step S106 whether or not the current frame is the first frame. If it is determined in step S106 that the current frame is the first frame, the row direction offset value is set to 0 pixels and the column direction offset value is set to 2 pixels in step S107, and the process returns to step S104 to return to the second frame. Reading is started (FIG. 4).
一方ステップS106において、現在のフレームが第1フレームでないと判定されると、ステップS108において、現在のフレームが第2フレームであるか否かが判定される。ステップS108において現在のフレームが第2フレームであると判定されると、ステップS109において、行方向オフセット値が2画素に、列方向オフセット値が0画素に各々設定される。そしてステップS104に戻り第3フレームの読み込みが開始される(図5)。 On the other hand, if it is determined in step S106 that the current frame is not the first frame, it is determined in step S108 whether or not the current frame is the second frame. If it is determined in step S108 that the current frame is the second frame, the row direction offset value is set to 2 pixels and the column direction offset value is set to 0 pixel in step S109. Then, returning to step S104, reading of the third frame is started (FIG. 5).
また、ステップS108において、現在のフレームが第2フレームでないと判定されると、ステップS110において、現在のフレームが第3フレームであるか否かが判定される。ステップS110において現在のフレームが第3フレームであると判定されると、ステップS111において、行方向オフセット値が2画素に、列方向オフセット値が2画素に各々設定され、その後ステップS104に戻り第4フレームの読み込みが開始される(図6)。 If it is determined in step S108 that the current frame is not the second frame, it is determined in step S110 whether or not the current frame is the third frame. If it is determined in step S110 that the current frame is the third frame, in step S111, the row direction offset value is set to 2 pixels and the column direction offset value is set to 2 pixels, and then the process returns to step S104 to return to the fourth frame. Reading of the frame is started (FIG. 6).
また更に、ステップS110にいて現在のフレームが第3フレームでないと判定されると、ステップS112において行方向および列方向のオフセット値がともに0画素に設定され、ステップS104に戻り第1フレームの読み込みが再び開始される(図3)。以下、レリーズボタンが押されるまで同様の処理が繰り返され、メモリ7の第1〜第4フレームに対応した領域には、新たに読み込まれた間引き画像が格納され、順次表示装置11にスルー画像として表示される。
Furthermore, if it is determined in step S110 that the current frame is not the third frame, both the row direction and column direction offset values are set to 0 pixels in step S112, and the process returns to step S104 to read the first frame. It starts again (FIG. 3). Thereafter, the same processing is repeated until the release button is pressed, and the newly read thinned image is stored in the area corresponding to the first to fourth frames of the
一方、ステップS105において、レリーズボタンが操作されたと判定された場合には、処理はステップS113に進み、最新の連続する第1〜第4フレームの間引き画像を合成して間引きのない画像(図7)が生成される。合成された間引きのない画像は、その後表示装置11に表示されるとともに、例えば外部記憶装置12などに記録される。なお、各フレーム画像の取得は、人間の動作に比べ極めて短い時間に行なわれるので、ユーザがレリーズボタンを押す時点では、第1〜第4フレームの各画像は既に取得されている。
On the other hand, if it is determined in step S105 that the release button has been operated, the process proceeds to step S113, where the latest consecutive thinned out images of the first to fourth frames are combined to generate an image without thinning (FIG. 7). ) Is generated. The combined undecimated image is then displayed on the
以上のように、本実施形態によれば、従来の間引き処理のように、固定された画素が間引き対象となるのではなく、各フレームにおいて異なる画素を間引き対象としているため、複数のフレームの間引き画像を合成することにより、相対的に高精度の画像を生成することが可能となる。これにより、実質的にレリーズボタンが操作された時点における高精細の静止画像を取得することが可能となり、イメージセンサ画素数相当の解像度も維持することが可能となる。また、各フレーム画像は、間引きされているため、フレームレートを向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, a fixed pixel is not a thinning target as in the conventional thinning process, and a different pixel is a thinning target in each frame. By synthesizing the images, it is possible to generate an image with relatively high accuracy. As a result, it is possible to acquire a high-definition still image when the release button is operated substantially, and it is possible to maintain a resolution equivalent to the number of image sensor pixels. Also, since each frame image is thinned, the frame rate can be improved.
なお、本実施形態では、間引き率2/4を例に説明を行ったが、間引き率は任意であり、各間引きに対応するフレームの数も4フレームに限定されるものではない。また、本実施形態では、行方向および列方向に間引きを行ったが、一方向のみに間引きを行なう場合にも適用可能である。
In the present embodiment, the thinning
また、本実施形態において合成画像はイメージセンサ画素数相当のものを例として挙げたが、例えば、一部のフレームのみを用いてフレーム画像とイメージセンサ画素数との間の中間的な解像度の画像を生成することも可能である。 In the present embodiment, the composite image has been exemplified by the image sensor pixel count, but for example, an intermediate resolution image between the frame image and the image sensor pixel count using only some frames. Can also be generated.
また、本実施形態では、各フレームの読み取りにおいて、重複して読み出される画素は無かったが、一部の画素が重複して複数のフレームで読み出されることも可能である。 Further, in the present embodiment, in reading each frame, there are no pixels that are redundantly read, but some pixels may be redundantly read in a plurality of frames.
4 イメージセンサ
6 デジタル信号処理部
7 メモリ
8 システム制御部
9 タイミング制御部
10 操作手段
11 表示装置
12 外部記憶装置
4
Claims (6)
前記撮像素子から複数のフレームにおいて順次異なる画素を対象とする間引き読み出しを行なう画像データ読み出し手段と、
前記複数のフレームにおいて得られる間引き画像を一時的に保持するメモリと、
前記複数のフレームにおいて得られる間引き画像を合成して前記各フレームの間引き画像よりも画素数の多い合成画像を生成する合成画像生成手段と
を備えることを特徴とする画像入力装置。 An image sensor;
Image data reading means for performing thinning-out reading for different pixels sequentially in a plurality of frames from the imaging device;
A memory that temporarily holds a thinned image obtained in the plurality of frames;
An image input apparatus, comprising: a combined image generating unit configured to combine the thinned images obtained in the plurality of frames to generate a combined image having a larger number of pixels than the thinned images of the frames.
The image input device according to claim 1, wherein the number of pixels of the composite image corresponds to the number of effective pixels of the image sensor.
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